منصة الرسائل والاطاريح: تنفيذ منظومة تعقب الرتددات الراديوية باالاعتماد على تقنية اتجاه الوصول

الخلاصة

يعد نظام تتبع إشارات الترددات الراديوية (RFST) أحد التقنيات الأساسية التي تعتبر أداة لمراقبة وتعقب إشارات الترددات اللاسلكية. لذلك، تم اقتراح نظام (RFST) الذي يتم من خلاله مراقبة استخدام طيف التردد اللاسلكي لفحوصات البيئة الراديوية للبحث عن مصادر انبعاث الراديو غير المصرح بها. ان نظام المقترح القائم على تقنية اتجاه الوصول مكون من شبكة من الأجهزة المتصلة وأجهزة الكمبيوتر ومحطات تتبع الترددات الراديوية. حيث ان محطات تتبع الترددات الراديوية هي عبارة عن مركبات تحمل معدات تعقب الإشارات ومتصلة بمركز العمليات الذي يتم خلاله مراقبة الطيف الترددي، وتتبع ومقاطعة زوايا واتجاهات مصادر الانبعاث الراديوية وحساب موقعها باستخدام عملية التثليث. تتناول هذه الرسالة قسمين رئيسيين: الأول هو محاكاة عمل النظام المقترح، والثاني هو التطبيق العملي للنظام من مكونات الأجهزة والبرمجيات للنظام المقترح. يقدم جزء المحاكاة الذي ينفذه برنامج Matlab طرقًا مختلفة مثل محاكاة عمل سبع خوارزميات: Beamscan، MVDR، MUSIC، ESPRIT، Beamspace-ESPRIT ROOT-MUSIC و ROOT-WSF. تتبع هذه الخوارزميات زوايا مصادر الانبعاث الراديوية باستخدام مصفوفات الهوائيات للحصول على عملية التعقب بأفضل دقة. يتم اختبار ثلاثة أشكال من مصفوفات الهوائيات والتي هي خطية ومربعة ودائرية تعمل مع خوارزميات التعقب لاستخراج أفضل دقة لاتجاه وصول (DOA) من محطة تتبع الترددات الراديوية. علاوة على ذلك، تم تصميم نظام (RFST) بتقنيات مختلفة من محطات تتبع الترددات الراديوية الموزعة جغرافيًا لاستخراج إحداثيات المصادر اللاسلكية التي تعمل عند 990 ميجاهرتز. يشمل الجانب العملي مكونات الأجهزة والبرامج المحمولة على السيارة أو الموجودة في مركز العمليات. تحتوي السيارة على حاسوب صغير (Raspberry Pi3) مع جهازي راديو معرف بالبرمجيات (SDR). يعمل أول (SDR) بمصفوفة مكونة من أربعة هوائيات ويستخدم لتتبع زوايا المصادر اللاسلكية والثاني لمراقبة الطيف. يحتوي مركز العمليات على محلل طيف (SDR) وبرنامج واجهة المستخدم الرسومية لمركز العمليات المصمم بواسطة MATLAB، المرتبط بالانترنت. تعمل هذه الأجزاء معًا لتحقيق الأهداف الأساسية للنظام ، بما في ذلك المراقبة الدورية أو الدائمة في الوقت الحقيقي لإشارات الراديو في نطاق التردد من25 ميجاهرتز إلى 1.75 جيجا هرتز ، والتتبع الفعال والمراقبة الدقيقة لمصادر الراديو. يبدأ عمل النظام من مركز العمليات الذي يعرض جميع جولات التتبع الخاصة بـمصدر راديو معين عن طريق إرسال محطات تتبع التردد اللاسلكي مجموعة من البيانات لجولة التتبع عبر الانترنت. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي مركز العمليات على محلل طيف مرتبط بواجهة المستخدم الرسومية لمركز التشغيل لتتبع المصدر اللاسلكية. يتم تحديث البيانات باستمرار مع مركز العمليات لمزامنتها مع جولات التتبع الأخيرة لـمصادر الانبعاث المحددة. يقوم مشغل محطة تتبع التردد الراديوي بضبط معلمات عملية التعقب لتحديد موقع المصادر باستخدام التثليث بناءً على جولات التتبع وبيانات التتبع من مواقع مختلفة. تظهر نتائج المحاكاة أن أفضل خوارزميات التتبع هي ROOT-MUSIC وROOT-WSF مع مصفوفة الخطية وROOT-MUSIC مع المصفوفة الدائرية. تم أيضًا اختبار نظام (RFST) بتشكيلات مختلفة تبدأ من عقدة محطة واحدة إلى أربع محطات. أظهرت النتائج أن استخدام أربع محطات يوفر أفضل تقدير موقع مصادر الانبعاث الراديوية مع مسافة خطأ تصل إلى 2متر باستخدام خوارزمية في ROOT-WSF. اما بالنسبة لنتائج العملية، تكون مسافات الخطأ الدنيا 4.23 متر و4 متر عند استخدام خوارزمية تتبع الموسيقى مع ULA وUCA. تظهر مقارنة المحاكاة والنتائج العملية أن النظام المقترح قد تم بناؤه بدقة على كلا الجانبين.